Roger Bustamante, Viviana Meruane y Rodrigo Pascual son los investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile (DIMEC U. Chile) cuyos proyectos fueron seleccionados por el concurso Fondecyt 2021 de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID).
La propuesta del profesor Roger Bustamante titulada “Mathematical modelling of the mechanical behaviour of rock and concrete using implicit constitutive relations and their subclases” busca proponer un modelo matemático para estudiar propiedades mecánicas de la roca y el concreto, y en una segunda etapa aplicar esos modelos para simular el comportamiento de problemas que sean relevantes en aplicaciones con esos materiales.
“La roca como el concreto es un material que presenta un comportamiento mecánico interesante y complejo. En el caso de estos dos materiales, si se somete a compresión un cilindro y se hacen ensayos acústicos a la velocidad de transmisión de las ondas va a variar de acuerdo a la presión que se ejerza y en ambos materiales si uno somete nuevamente un cilindro o un bloque a compresión resiste bastante más que si uno lo somete a tracción”, explica el profesor Bustamante que agrega que “estos elementos que vienen de lo experimental sugieren que ambos materiales, tanto su comportamiento mecánico como sus propiedades son dependientes, entre otras cosas, de las fuerzas que se realice sobre ellas”.
En esta iniciativa liderada por el profesor Bustamante también participa como co-investigador el académico del DIMEC U. Chile, Alejandro Ortiz.
Otra de las propuestas adjudicadas es liderada por la directora del DIMEC U. Chile, Viviana Meruane (Optimal design of ultralight sandwich panels with cellular truss cores and large phononic band gaps), se enfocará en el diseño óptimo de paneles sándwich ultraligeros, que consisten en dos láminas delgadas adheridas a una placa gruesa de material ligero (núcleo). “El concepto de estructura tipo sándwich es un principio común en la naturaleza; por ejemplo, las ramas de un árbol y los huesos de animales son ejemplos de materiales tipo sándwich con núcleos similares a espuma. Debido a su alta rigidez y resistencia con un peso mínimo, los paneles tipo sándwich son atractivos para su uso en aplicaciones donde un peso ligero es fundamental”, explica.
En este proyecto se propone desarrollar una metodología que permita obtener topologías para el núcleo de paneles sándwich que optimicen la relación resistencia-peso en conjunto con el aislamiento de vibraciones. “Esto crea numerosas oportunidades para usar dichos paneles en aplicaciones como satélites, naves espaciales, aviones, barcos y automóviles”, afirma la también investigadora del Núcleo Milenio de Metamateriales.
En tanto, el proyecto del profesor del DIMEC U. Chile, Rodrigo Pascual, se centra en optimizar la estrategia de gestión de mantenimiento, usando análisis integrado de opciones de ingeniería y aprendizaje con reforzamiento. “En Chile se diseña poco, somos compradores de tecnología, por lo que la integramos, y es por eso que en nuestro país operamos y mantenemos equipos, por lo que tiene sentido optimizar el desempeño de los equipos y extender su ciclo de vida”, explica el académico, quien además señala que “en los sistemas que son intensivos en activos de ingeniería, por ejemplo, en minería, energía, defensa, alrededor del 70 y 80% del ciclo de vida está asociado al soporte y al mantenimiento. Hay un gran espacio de libertad para optimizar y ese es el foco del proyecto”.
Esta iniciativa contempla cuatro años de desarrollo, dividido en 16 trimestres, y cuenta con una etapa teórica y una etapa experimental. “En la primera etapa se propondrán modelos originales, que utilicen opciones de ingeniería y aprendizaje de máquina y la segunda etapa se relaciona con un sistema de rotor, el cual vamos a cargar y castigar para que falle más rápido, lo que significa hacer un proceso de degradación acelerada y con ello aplicaremos modelos predictivos y prescriptivos, que no solo consideren la confiabilidad, sino que también el aspecto económico”, señala el profesor Pascual.
Igualmente, participa como co- investigador de esta propuesta el profesor del DIMEC U. Chile, Enrique López Droguett, y es parte de las colaboraciones que desarrolla el grupo de Gestión de Activos Físicos, del que también forma parte la profesora Viviana Meruane.
Por Comunicaciones FCFM y DIMEC
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